Микромощные запоминающие устройства
ОЗУ, выполненные на базе КМОП-технологии, характеризуются тем, что в состоянии покоя, т. е. при постоянных входных сигналах, потребляют ток в пределах микроампер. Следовательно, в этом состоянии длительное время их можно питать от батареи; при этом получается функциональный аналог ПЗУ, который в отличие от репрограммируемых ПЗУ (РПЗУ) обеспечивает более простую процедуру программирования и стирания информации.
Для использования этих преимуществ ОЗУ, выполненных по КМОП-технологии,
Рис. 21.18. Временная диаграмма процесса считывания информации микропроцессором МС 6802 при тактовой частоте системы, равной 1 МГц.
необходимо предпринять ряд дополнительных схемотехнических мер (рис. 21.19). Переключение питания между сетью и батареей осуществляется с помощью диодов Шоттки D1 и D2. При снижении питающего напряжения до 3,6 В диод D1 запирается и питание ОЗУ производится от батареи. При изменении напряжения батареи в пределах 2 В содержимое памяти не теряется.
Однако необходимо все же принять дополнительные меры для сохранения записанных данных. Если напряжение питания меняется от 0 до 4,5 В, то состояние линейных формирователей и микропроцессора не определено. При этом возможна запись неверных данных в ОЗУ. Для того чтобы избежать этого, целесообразно использовать сигнал RES, формируемый платой ЦПЭ (рис. 21.15). Этот сигнал устанавливается в нуль, когда напряжение питания меньше 4,75 В, т.е. до того, как появится неопределенное состояние.
С помощью этого сигнала переключаемый выход R/W блокируется в положении «Считывание». Однако перечисленных мер оказывается недостаточно. Потеря данных происходит также из-за того, что выводы выбора кристалла могут выдавать неопределенные воздействия. Поэтому сигнал CS во время перехода тоже блокируется сигналом RES с помощью двух логических элементов G1 и G2. При этом необходимо выполнить следующее граничное условие: выходные сигналы при снижении напряжения питания должны быть определены и иметь высокий уровень, если RES = 0. В связи с этим применяют логический элемент И-НЕ с открытым коллектором, в котором выходной транзистор закрыт во всех случаях, когда напряжение на входе равно нулю. Поэтому батарея не остается нагруженной на гасящие резисторы, когда отключается напряжение питания.
Сопротивления на линиях данных и адресов устанавливаются так, что все входы ОЗУ имеют определенный потенциал и после того, как напряжение питания отключается; при этом ОЗУ переходит в режим резерва с малым потреблением тока.
21.6.3. ПЛАТА РЕПРОГРАММИРУЕМЫХ ПЗУ (РПЗУ)
Для постоянной записи применяют ПЗУ. При серийном производстве, исчисляемом тысячами экземпляров, программируемые маской ПЗУ являются недорогими, однако при штучном производстве целесообразно применение репрограммируемых ПЗУ. Информацию в РПЗУ можно стирать с помощью ультрафиолетового излучения и снова программировать через внешние выводы. Перечень наиболее употребительных типов РПЗУ представлен в табл. 21.13. Для некоторых из них требуется только одно напряжение питания 5 В; программаторы для таких РПЗУ довольно просты. Как можно увидеть из таблицы, обычно РПЗУ имеют побайтовую организацию. Следовательно, их код адреса состоит из 8 бит. Поэтому РПЗУ имеют меньше адресных входов, чем ЗУ такой же емкости, но с однобитной организацией. В связи с этим необходимо дополнительное кодирование адреса. На рис. 21.20 приведен пример реализации платы РПЗУ объемом 16 Кбайт. Нижние 11 адресных линий подключены параллельно к восьми РПЗУ объемом по 2 Кбайт каждая. Переключение интегральных схем памяти производится тремя разрядами адреса a11, а12 и а13 с помощью дешифратора 1 из 8. Для этого целесообразно использовать демультиплексор. Можно также подключить выход схемы сравнения номера платы к входу данных согласно рис. 21.20. При этом на всех выходах появится высокий уровень, если плата не адресуется при помощи трех старших адресных бит. Поскольку выводы выбора кристалла работают на основе негативной логики (активный уровень- низкий), то в этом случае интегральная схема ЗУ не выбирается.
Подключение выходов ЗУ возможно также через вывод отпирания выхода ОЕ, При управлении РПЗУ через вывод выбора кристалла СЕ обеспечивается автоматическое переключение в режим резерва, если кристалл не выбран. Потребление тока при этом сокращается на одну четверть.
Схема сравнения номера платы дешифрирует, кроме УМА и Е, также сигнал записи-считывания. Реализации этого способа препятствует то, что при ошибочной команде записи формирователи данных платы ЦПЭ действуют встречно.
